1.转动惯量测定

转动惯量的测定武汉科技学院理学院物理实验教学中心۩大学物理实验[实验目的]1.学习用恒力矩转动法测定刚体转动惯量的原理和方法；2.观测刚体的转动惯量随其质量，质量分布及转轴不同而改变的情况，验证平行轴定理；3.学会使用通用电脑计时器测量时间；4.学会用逐差法处理数据。[实验仪器]ZKY-ZS转动惯量实验仪，ZKY-J1通用电脑记时器仪器介绍1.ZKY-ZS转动惯量实验仪转动惯量实验仪载物台俯视图A—载物台B—遮光细棒C—绕线塔轮D—光电门E—砝码F—滑轮G—三角座H—被测试件M—滑轮支架N—固定滑轮扳手2.ZKY-J1通用电脑计时器ZKY-J1通用电脑计时器通用电脑计时器操作面板如图所示。测量时左边计数显示器显示最新记录的记数次数，右边计时显示器显示相应的时间。计时范围为0—999.999秒，计时误差0.0005秒。[实验原理]刚体的定轴转动定律：M=Jβ–Mμ=J1β1m(g-Rβ2)R-Mμ=J1β2221()mRgRJβ的测量2012mmmmktt2012nnnnktt222()nmmnnmmnktkttttt转动惯量的迭加原理321JJJ[实验内容]测量圆环的转动惯量验证平行轴定理[实验步骤]1.实验准备在桌面上放置ZKY—ZS转动惯量实验仪，并利用基座上的三颗调平螺钉，将仪器调水平。将滑轮支架固定在实验台面边缘，调整滑轮高度及方位，使滑轮槽与选取的绕线塔轮槽等高，且其方位相互垂直。通用电脑计时器上两路光电门的开关应一路接通，设置一个光电脉冲记数1次，1次测量记录8组数据(砝码下落距离有限)。（1）测量β1a.接通电脑计时器电源开关(或按“复位”键)，进入设置状态，不用改变默认值；b.用手拨动载物台，使实验台有一初始转速并在摩擦阻力矩作用下作匀减速运动；c.按“待测/+”键后仪器开始测量光电脉冲次数(正比于角位移)及相应的时间；2.测量并计算实验台的转动惯量J1⑵测量β2a.选择塔轮半径R及砝码质量，将1端打结的细线沿塔轮上开的细缝塞入，并且不重叠的密绕于所选定半径的轮上，细线另1端通过滑轮后连接砝码托上的挂钩，用手将载物台稳住；b.按“复位”键，进入设置状态后再按“待测/+”键，使计时器进入工作等待状态；c.释放载物台，砝码重力产生的恒力矩使实验台产生匀加速转动；3.测量并计算实验台放上试样后的转动惯量J2将待测试样放上载物台并使试样几何中心轴与转轴中心重合，测量并计算圆环的转动惯量J2。4．验证平行轴定理将两圆柱体对称插入载物台上与中心距离为d的圆孔中，测量两圆柱体在此位置的转动惯量。[注意事项]1.计时器与实验台信号线连接，应找准位置，顺势插入，不能马虎，强行插入，容易折断或者折弯插针。2.塔轮绕线均匀、不重叠。3.保持滑轮与所选塔轮等高。4.理论上，同一待测样品的转动惯量不随转动力矩的变化而变化。改变塔轮半径或砝码质量（五个塔轮，五个砝码）可得到25种组合，形成不同的力矩。可改变实验条件进行测量并对数据进行分析，探索其规律，寻求发生误差的原因，探索测量的最佳条件。[思考题]1.总结本实验所要保证的实验条件，说明它们在实验中是如何实现的？2.请想出办法粗略检查所得数据的正确性。3.转动惯量还可以用其他哪些方法测定？请查找资料。